有機鋯對羧甲基羥丙基瓜膠的交聯(lián)性能研究*

劉 祥，李叢妮

（西安石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，陜西 西安 710065）

科研與開發(fā)

有機鋯對羧甲基羥丙基瓜膠的
交聯(lián)性能研究*

劉 祥，李叢妮

（西安石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，陜西 西安 710065）

以氧氯化鋯和檸檬酸等為原料，合成了適用于羧甲基羥丙基瓜膠在酸性條件下交聯(lián)的有機鋯交聯(lián)劑，考察了pH值、溫度、羧甲基羥丙基瓜膠和交聯(lián)劑加量等對體系成膠時間的影響，評價了形成凍膠的抗溫抗剪切性能、濾失性能和破膠性能。實驗發(fā)現(xiàn)，在pH值為3.0時，羧甲基羥丙基瓜膠/有機鋯體系具有可控的延緩交聯(lián)特性，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%和0.6%的羧甲基羥丙基瓜膠在交聯(lián)比為100∶1.6～2時形成的凍膠具有較好的剪切穩(wěn)定性，較低的濾失量，且破膠徹底，殘渣含量低。

有機鋯；交聯(lián)劑；羧甲基羥丙基瓜膠；延緩交聯(lián)

Abstract:The zirconium-organic crosslinker,which can be used for carboxymethyl hydroxypropyl guar gum in acidic condition,was synthesized using zirconium oxychloride and citric acid as raw material.The effects of pH value,temperature,cross-linking agent and carboxymethyl hydroxypropyl guar gum amount on crosslinking time have been discussed.The gel prepared under zirconium-organic crosslinker,whose stability of temperature resistance and shear,filtration properties and gel breaking performance on gel formation has been evaluated.When pH value was 3.0,the results showed that carboxy-methyl hydroxypropyl guar gum/organic zirconium system has a property of controllable delay crosslinking properties,and with themass fraction of carboxymethyl hydroxypropyl guar gum is 0.5%and 0.6%and the crosslinking rate 100 ∶1.6 to 100 ∶2.0,the gel prepared showed good shear stability and low filtration.Moreover,the gel broke completely and had a low residue.

Key words:organic zirconium；cross-linkingagent；carboxymethylhydroxypropylguargum；delayed crosslinking

目前，瓜膠壓裂液體系多數(shù)使用硼的化合物在堿性條件下交聯(lián)，由于絕大部分粘土礦物均能與堿發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致粘土的負(fù)電荷增加，水敏性增強，溶解出的硅離子可以形成硅酸凝膠而堵塞地層，存在堿敏損害問題[1,2]。而酸性環(huán)境過量的H+可將粘土分子中的金屬離子置換，加強各層間的分子作用力，可有效地抑制因粘土表面的負(fù)電性而引起的膨脹運移，起到穩(wěn)定粘土的作用[3]。鋯化合物（Zr4+）對羥基有較強的親合力，能與增稠劑分子中的功能基團(tuán)（-OH、-COOH）形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵，抗溫可達(dá)150℃以上，且在酸性條件下交聯(lián)形成的凝膠，可應(yīng)用于高溫深井中[4-8]。基于此目的，以羧甲基羥丙基瓜膠為增稠劑，研究適合于酸性條件下交聯(lián)，低殘渣、低成本、破膠性能優(yōu)良的壓裂液有著重要的應(yīng)用價值。……